是否有可能,在人類還不能在宇宙其它星球上獲得資源,或者說成本大於收穫時,地球資源已無法再支持人類探索宇宙?
支撐到人類毀滅自身或人類變得比地球更強大為止,這兩件事大概率花不了幾千年時間,實質上用不掉多少資源。
你對探索宇宙需要什麼資源可以有大概的認識:人類需要的資源里最主要的是能源,地球表面和近地軌道上總量最多的能源是太陽輻射。
太陽對地球的照射功率約1.73E17瓦,一天時間照射到地球的能量約有1.49E22焦耳,約相當於五千零八十五億噸標準煤完全燃燒釋放的能量,約可供75.8億人類[1]使用8650天。
人類現在大量使用的化石燃料,是地球生物圈與岩石圈的一部分在過去漫長的時間裡從太陽輻射中的一小部分轉換並儲存的化學能。
人類和整個地球生物圈對太陽輻射的利用處於非常初等的狀態,潛力巨大。而且太陽在今後幾十億年里的輸出是徐徐增加的。按照目前的數據,太陽輸出的強化會在一千萬年內導致現在的人類無法承受,在十億年內摧毀地球生物圈。這需要人類的進步去解決。
現在,地球接收的太陽輻射功率里約有5.2E16瓦經大氣反射與散射、雲的反射、地表反射等直接返回太空,其餘使大氣和地表升溫、支持大氣圈與水圈的運行:約8.1E16瓦以熱輻射形式散入太空,約4E16瓦用於水循環,約3.7E14瓦用於大氣流動。地球生物圈利用的太陽能不到太陽入射功率的千分之一,大部分還是光合生物在搞(約4E13瓦),是人類文明總功率的兩倍。
陽光可以轉換為電、熱和分解水來製造燃料。電可以驅動地球上的載具,可以用磁軌炮發射航天器,也可以通過毫米波點燃空氣或加熱火箭上的水箱將火箭打上太空。分解水得到的氫和氧可以作為燃料驅動地球上的載具或發射火箭,也可以支持基於核爆炸而非可控核聚變的聚變推進系統。一個既沒有化石燃料又沒有可控核聚變的人類文明仍然可以向太空擴張。這些設備的材料來源主要是沙子、石頭和鐵礦石。
工業革命以來,人類文明的總功率每年增加約2.5%~3%。只用地球上的太陽能維持每年2.5%的功率成長的話,可以繼續這樣發展368年[2]。在此途中,約251年後,人類文明將成長為卡爾達肖夫文明等級指數Ⅰ型文明,估計其技術可以支持在內太陽系展開大量軌道建築與航天器。
地球接收的太陽輻射只是太陽總輸出的二十二億分之一。人類可以將太陽能電站鋪到太空,接收地球原本接不到的那些太陽輻射。平均距離到地球最近的行星是水星(而不是金星和火星),水星上有儲量巨大的金屬[3]和強烈的太陽輻射。保持每年2.5%的功率成長,300年內人類就會有能力用水星的材料鋪設反射鏡戴森雲,接收許多倍於整個地球上的太陽輻射的能源。
太陽目前的總輸出允許人類文明以每年2.5%的功率成長率從公元2020年開始發展1238年。在此途中,人類文明將成長為卡爾達肖夫文明等級指數Ⅱ型文明,估計其技術將可以在銀河系內宇航,擁有比任何利用太陽輻射的能源更加有效的黑洞引擎等高級能源,甚至造出初步可用的零點能引擎。
附:毫米波火箭發射系統簡介
毫米波可以將空氣電離產生爆轟推動航天器,航天器本身只需要極少的變軌燃料、緊急逃生燃料,大幅節約重量。也有不點空氣而是讓毫米波加熱火箭上攜帶的工質(可以是水)的方案、讓毫米波將火箭推到高層大氣再用化學火箭發動機入軌的方案。用帶聚光構造的被動吸氣脈衝爆震發動機代替現存火箭發動機及其燃料可以節約80%的重量。